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张建华:深度观察之新能源电动汽车安全问题

http://www.auto.hc360.com2016年01月26日10:57 来源:慧聪汽车网T|T

  最近几年,新能源汽车迅猛发展的同时,也出现了不少问题。有过充引发的爆炸,或碰撞引发的起火,还有的是一些人为因素……整车安全问题迫在眉睫,到了不得不解决的地步了。

  一、 新能源电动汽车安全故障现象

  1、 新能源电动汽车安全故障分类

  行驶过程安全故障;

  充电过程安全故障;

  静态过程安全故障。

  2、 国外新能源电动汽车故障现象

  1) 特斯拉(美国)

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  行驶过程安全故障

  2013.11.7:行驶中车辆自燃;美国田纳西州士买那;

  充电过程安全故障

  2013.11.15:充电器过热起火;美国加州奥兰治县居民车库;

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  静态过程安全故障

  2014年二月初:静态过程车辆自燃;加拿大多伦多居民车库;

  行驶过程碰撞安全故障

  2013.10.18:碰撞后起火爆炸;墨西哥高速行驶;

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  2014.7.4:碰撞后起火爆炸;墨西哥高速行驶;

  2013.10.1:碰撞后起火爆炸;美国西雅图南部高速公路;

  2013.10.4:碰撞后起火爆炸;美国公路;

  2) 沃蓝达(美国雪弗莱)

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  碰撞过程及静态过程安全故障

  在做完侧面碰撞试验,静放三周后自燃。

  3、 国内新能源电动汽车故障

  1) 比亚迪e6;

  行驶过程安全故障,两起被碰撞着火:

  2012.5.25凌晨:在深圳滨海大道西行侨城东路段一辆比亚迪e6被日产GT-R跑车追尾,e6着火烧毁;

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  2015.11.20下午:在深圳北环大道西行科苑人行天桥下一辆比亚迪e6被面包车追尾,漏液着火引燃e6。

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  2) 电动公交

  2015年以来,全国已有多起纯电动客车、混合动力客车发生自燃事故,归纳如下:

  属于行驶过程安全故障:8起;

  ①厦门金旅混动公交起火

  9月16日晚7点左右,杭州西湖区文三路马塍路路口,一辆290路混合动力公交车起火燃烧。

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  ②上海申沃超级电容公交起火

  8月19 日5点20分,11路S2K-052G 沪 BD3047 车辆头班车停靠在老西门终点站时,驾驶员发现车辆有焦味、车辆中门部带有明火。

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  ③厦门金龙混合动力公交车起火自燃

  6月27日下午5时许,15部公交车从厦门进入沈海复线高速公路往南平方向行驶,不久有两部公交车分别起火自燃并整车烧毁。

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  ④福建纯电动公交行驶途中有乘客抽烟招来消防人员

  3月27日上午,漳州市区11路公交车行驶到漳州卫生职业学院公交站时,有一位乘客因抽烟而不小心点燃了一份报纸,所幸安全人员及时疏散了车上三四十名乘客,并用灭火器将火苗扑灭。消防人员表示,在车内禁止吸烟,是每个公民应尽的义务,都应自觉遵守。

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  ⑤深圳一辆电动公交行驶中自燃

  1月30日上午9点45分,深圳罗湖黄贝岭消防中队接到了报警,有公交车在罗沙路上冒烟起火。

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  ⑥合肥一电动公交车行驶中突冒大火

  2014年2月10日上午9时许,合肥市天水路与皇藏峪路交口南100米,一辆由南向北行驶的公交车突然冒烟起火;

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  ⑦深圳五洲龙混合动力公交车起火

  2013年11月30日下午2时许,在深圳龙华新区华荣路上的桃园宾馆公交站台,一辆M352路公交车起火。

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  ⑧厦门金旅混合动力车发生自燃

  2011年2月17日,杭州下沙恒大建材市场门口一辆行驶中的B支4路公交车,突然冒出浓厚的白烟,随后发生自燃

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  属于充电过程安全故障:1起;

  深圳五洲龙电动客车充电站内起火

  4月26日,五洲龙A10纯电动大巴在深圳普天新能源的深圳湾加电站充电后,发生火灾。

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  属于静态过程安全故障:1起;

  厦门混合动力公交起火 11辆车烧毁1人死亡

  7月22日凌晨5点多,位于厦门港务大厦旁的东渡公交车停车场内,有公交车突然着火,现场烧毁的11辆公交车中有6台是插电式混合动力汽车。

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  二、 新能源电动汽车故障现象分析

  1、 特斯拉碰撞事故

  特斯拉碰撞事故起火分析:

  近7000多只18650电芯;壳体表面为负极,其安全隔离方式为外加绝缘纸,该绝缘纸为非阻燃性塑料制品,在底盘出现碰撞时,装有近7000多只18650电芯的动力电池箱体类似做一次穿刺带挤压的破坏性试验,情况分析如下:

  ●电池系统内BMS供电为12V铅酸电池以及由此产生的5V等电源,在碰撞后,12V或5V电源由于供电独立性,在电池箱体内的BMS采样,CAN通信等电源线可能一直带电,电源线脱落处即为火花产生处;

  ●无数只18650电芯外壳与电池箱壳体亲密接触,势必造成多处动力电池模组短路,在短路处将会产生巨大的短路电流及电火花,由此所产生的高温将使电池连接片瞬间融化;

  ●无数只18650电芯外壳被挤压开裂或被穿刺,有机电解液会外流到电池箱体内外,当有机电解液遇上电火花,其后果必然是动力电池箱及整车一片火海。

  特斯拉自燃事故起火分析:

  对于静态停放一段时间后,车辆自燃现象分析起来原因比较复制,可归类如下:

  1) 低压电器线路脱落,造成正负极短路,引起火灾;

  2) 电池系统内BMS供电为12V铅酸电池以及由此产生的5V等电源,在碰撞后,12V,5V电源由于供电独立性,可能一直带电,此为火花产生处;

  3) 高压电器线路脱落,造成正负极短路,引起火灾;

  4) 动力电池箱体外壳与动力电池正负极端口绝缘强度出现问题,产生较大漏电流,在漏电流较大点处出现高温,引发火灾。

  2、 沃兰达测试故障;

  故障现象:经过侧面碰撞,三周后自燃;

  原因分析:

  经过侧碰后,动力电池箱体内原结构已被破坏,可能出现的情况是:

  1) 电芯壳体开裂,电解液外流;

  2) 低压电器或高压电器线路表皮及固定架已损坏,线路脱落,造成正负极短路,所产生的火花碰到外泄电解液会即刻引起火灾;

  3) 电池系统内BMS供电为12V铅酸电池以及由此产生的5V等电源,在碰撞后,12V,5V电源由于供电独立性,可能一直带电,此为火花产生处;

  4) 动力电池箱体外壳与动力电池正负极端口绝缘强度出现问题,将会出现较大漏电流,此处出现高温将引发火灾。

  3、 比亚迪e6;

  行驶过程安全故障,两起被碰撞着火现象分析:

  第一起被碰撞着火现象分析:

  96只200AH电芯;壳体表面为第三级性,电芯壳通过体内电解液连接到正负极上,其安全隔离方式为外加非阻燃性绝缘纸,该绝缘纸为塑料制品,在底盘出现碰撞时,装有96只200AH电芯的动力电池箱体类似做一次破坏性的穿刺带挤压的破坏性试验,故障现象分析如下:

  ● 96只200AH电芯外壳与电池箱壳体亲密接触,势必造成多处内部动力电池模组短路,在短路处将会产生巨大的短路电流;高温将使连接片融化;

  ●96只200AH电芯外壳被挤压开裂或被穿刺,有机电解液会外流到电池箱体内外,当有机电解液遇上电火花,其后果必然是动力电池箱一片火海,致使整车烧毁;

  ●电池系统内BMS供电为12V铅酸电池以及由此产生的5V等电源,在碰撞后,12V或5V电源由于供电独立性,在电池箱体内的BMS采样,CAN通信等电源线可能一直带电,电源线脱落处即为火花产生处。

  第二起被碰撞着火现象分析:

  现象描述及分析:2015.11.20下午在深圳比亚迪e6被面包车追尾,漏液着火引燃e6,原因分析:

  1) 所流出的液体为汽油:

  汽油外泄:由碰撞后汽油箱开裂所致;

  2) 当汽油遇上电火花,后果必然是汽油车一片火海,汽油车和电动出租车一同烧毁;

  3) 由于着火过程未有记录,上述情况只是一种推断,作为一种故障现象的技术探讨。

  4、 2015年以来,全国已有7起纯电动客车、混合动力客车发生自燃事故:

  属于行驶过程安全故障:8起;

  原因分析及结论:

  1) 电芯壳体漏液,电解液外流;未监控或监控未起作用;

  2) 低压电器或高压电器线路表皮及固定架已损坏,线路脱落,造成正负极短路,产生火花,外泄电解液碰到火花会引起火灾;

  3) 动力电池箱体外壳与动力电池正负极端口绝缘强度降低,在出现较大漏电流处会产生高温引发火灾;

  4) 在整车行驶过程中,整车控制器,BMS,驱动系统,安全监控系统均未协调一致,对所出现的上述问题未做及时处理,致使车辆带病工作直至燃烧。

  属于充电过程安全故障:1起;

  原因分析及结论:

  1)8月,深圳“4·26”电动大巴起火事件的调查结果公布。调查专家组鉴定,事故直接原因是:车辆动力电池充满电后,动力电池过充电72分钟,过充电量58kWh,造成多个电池箱先后发生动力电池热失控、电解液泄漏,引起短路,导致火灾。

  2)进一步技术分析结论:这是一次系统性失败:BMS(电池管理系统)、充电机及数据监控平台均未能发挥应有作用。

  首先,电池电量充满时,电池管理系统主控模块失效,没有主动传递停止充电信息,而始终上传失效前数据,使系统没有完成中断充电功能。

  其次,充电机接收到BMS上报信息,知晓电池单体电压限值3.75V和总电压限值600V,仍然持续充电,直至总电压超过了充电机自身的保护限值后,才停止充电,此时电池已经严重过充。

  第三,充电系统运营单位、数据监控平台、整车企业对监控数据未给予重视,在充电过程中监控数据出现异常时,没有及时采取措施。如果能够实时分析监控数据,及时采取必要措施,这一事故是有可能避免的。

  ●低压电器线路脱落,造成正负极短路,引起火灾;

  ●高压电器线路脱落,造成正负极短路,引起火灾;

  ●动力电池箱体外壳与动力电池正负极端口绝缘强度出现问题,产生较大漏电流,在漏电流较大点处出现高温,引发火灾。

  情况说明:由于着火过程未有记录,上述情况只是推断,只作为一种故障现象的技术探讨。

  三、 探究新能源电动汽车故障现象背后的问题

  1、 国外车型

  1)日本车型:

  ●丰田普锐斯:至今未出现安全事故,一款安全的电动车;

  800万辆(到目前为止18年累计)

  预计:1500万辆,到2020年累计。

  ●日产聆风:至今未出现安全事故,一款安全的电动车;

  总销量:100000辆(2014.01.21)(仅上市3年,2010-2013)

  2015年上半年全球销量:25068辆;第一名;

  2)美国车型:

  ●特斯拉:2015年上半年全球销量:21552辆;第二名;

  ●沃兰达:2015年上半年全球销量:6362辆;第九名;

  上述车企除特斯拉外均为整车企业,整车企业会站在整车及整车安全的角度设计车辆,销售政策会按市场规律办事,在车型经过严酷验证的基础上,推向市场;

  特斯拉作为外行介入内行,其市场卖点是续驶里程较长的新能源乘用车,其第一阶段用户为高端人士及发烧友;

  美日车型的共同点:以市场为导向,根据市场特性及自身产品特点,设计开发车型,在车辆经过严酷验证的基础上推向市场。

  2、 国内车型

  国家在新能源汽车政策方面推广力度较大,出现的各种问题也较多,特别是电动公交车,究其原因:

  1)政策引导

  2011-2013补贴:2013年底出现暴涨式增长(冲刺阶段,拿补贴);

  2013-2015补贴:2015年底出现暴涨式增长(冲刺阶段,拿补贴);

  ●电动大巴补贴:30-50万;国家加地方政府补贴使整车企业有巨大的利用空间,整车企业抢时间,抢补贴。整车产品及关键零部件产品未经过全方位严格验证,拼凑装车,致使问题百出;

  ●地方保护

  许多地方政府为拉动本地企业配套,有一定的地域性限制,使用本地配套产品,地方政府用心良苦,但为汽车配套的产品合格与否,是否经过验证未知;

  ●部分企业急功近利;

  部分整车企业、动力电池企业(电芯及PACK)、驱动电机企业、驱动电机控制器企业、整车控制器企业等为搭上补贴最后这班车,拼命抢时间抢速度,装车产品均未做有针对性产品开发、测试验证及整车匹配联调等关键工序工作。

  产品研发周期与产品验证时间严重不足,未经过或大幅缩水的匹配联调等整车产品所必须的环节或步骤。

  3) 标准及测试评价手段缺失问题

  整车及关键零部件相关安全标准缺失;

  整车及关键零部件相关安全测试标准缺失;

  目前国家已出台相关标准,在这些标准里涵盖相关安全及测试验证标准,但不系统,对相关部门及企业指导性不强;

  4) 技术监督部门没有相关标准作为依据,无法行使检测权利;

  有关新能源汽车整车及关键零部件出厂检验,入库检验等相关标准及手段缺失。

  5) 新能源汽车年检无标准,无手段。

  新能源汽车年检只能按传统汽车标准年检,而有关新能源汽车及关键零部件之电机、电池、电控、充电通信协议等检测方式及手段缺失,致使新能源汽车年检未起到应有的安全把控作用。

  充电接口、通信协议、整车安全性,动力电池安全性、安规测试、SOC,SOH等关键必检指标未能在年检检测报告中体现出来。

  四、 如何做

  面对上述国内外在新能源汽车方面的差距,中国的新能源电动汽车产品需要在技术先进性、产品可靠性、整车安全性及测试验证等方面开展细致而又全面的工作:

  1、 政策层面:强化国家级顶层设计;

  ●补贴政策方面:更加科学化、合理化;

  ●产品技术路线上:要结合中国国情即市场及企业特点,按实事求是的原则制定新能源电动汽车产品技术路线上;纯电动汽车及插电增程式电动汽车应该都用各自的应用领域和发展空间;

  2、 建立整车企业资质及关键零部件企业资质入围退出机制

  对已有新能源汽车生产资质的企业就其出现的安全问题究其原因,如连续出现,应取消其资质。

  对为新能源汽车配套的零部件企业就其出现的安全问题究其原因,连续出现,应取消其资质。

  3、 把控关键关口:

  1) 制定严格的新能源电动汽车年检制度;

  目前该年检制度处于缺失状态;

  2) 完善及严控新能源汽车整车及关键零部件产品合格证制度;

  目前产品合格证制度处于缺失状态;

  3) 严格的整车及关键零部件检测制度;

  新能源整车及关键零部件国家级测试中心要发挥好严格把关的作用;

  国家及各省市技术监督局要发挥好严格把关的作用;

  4、 车企,三电企业(电机、电池、电控),底盘企业联合开发;

  目前新能源车企及关键零部件企业在产品开发上各自为政,

  整车企业为保持利润,拼命降低配套厂价格,此为杀鸡取卵的方式,不可取;

  整车企业,汽车底盘企业,三电(电机、电池、电控)三家联合开发车型,从产品顶层设计开始,以解决如下相关问题:

  1) 整车产品市场定位;

  2) 整车及关键零部件产品成本;

  3) 整车及关键零部件安全性;

  4) 整车及关键零部件可靠性;

  5) 整车及关键零部件售后可维护性等。

责任编辑:梅琴

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